风力发电机的恒压输出控制装置制造方法
【专利摘要】风力发电机的恒压输出控制装置，属于风力发电机领域，本实用新型为解决现有风力发电机存在输出电压不稳，影响用电设备寿命的问题。本实用新型方案：该控制装置包括交流稳压初步处理电路和进一步稳压处理电路；风力发电机输出的波动交流电压经初步稳压输出220V左右的交流电压，然后经整流滤波后，处理成输出+12V直流电压为负载提供直流电源，在有风时还能产生+12V电压为蓄电池充电，无风时，由蓄电池为负载供电，达到了无论有风、无风或者风速大还是小，均能稳定地输出12V直流电压。
【专利说明】风力发电机的恒压输出控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电压输出控制装置，属于风力发电机领域。
【背景技术】
[0002]风力发电机广泛应用于风力资源比较充足的地域，利用自然资源为人们提供能源是现在、未来都极力提倡的研宄领域，但新兴的科学总会存在诸多没有解决的技术问题，比如风力发电技术，因自然界的风并不会依照人们设定的风速、风向运行，因此，风力发电机的电压输出就会忽大忽小，这样的波动电压会影响用电设备的寿命，甚至直接毁坏用电设备，给人们的生活带来不便。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是为了解决现有风力发电机存在输出电压不稳，影响用电设备寿命的问题，提供了一种风力发电机的恒压输出控制装置。
[0004]本实用新型所述风力发电机的恒压输出控制装置，它包括自耦变压器T、中间继电器K1、中间继电器K2、中间继电器K3、蓄电池GB、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl1、电阻R12、电位器RPl、电位器RP2、电位器RP3、电位器RP4、电解电容Cl、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、二极管VDl、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7、二极管VD8、发光二极管VLl、发光二极管VL2、发光二极管VL3、发光二极管VL4、发光二极管VL5、发光二极管VL6、NPN三极管VTl、PNP三极管VT2、NPN三极管VT3、NPN三极管VT4、PNP三极管VT5、PNP三极管VT6、PNP三极管VT7、NPN三极管VT8、NPN三极管VT9、NPN三极管VT10、稳压二极管VS、熔断器FUl和熔断器FU2 ；
[0005]自耦变压器T的绕组由Wl、W2、W3、W4和W5五段依次连接，每相邻两个绕组之间具有抽头；wi绕组的一端作为自耦变压器T的首端，W5绕组的一端作为自耦变压器T的末端;
[0006]风力发电机的一个交流输出端连接中间继电器Kl的触头不动端，中间继电器Kl的常开触头同时连接中间继电器K2的常闭触头和自耦变压器T的首端，Wl绕组和W2绕组之间的抽头连接中间继电器K2的常开触头，中间继电器K2的触头不动端连接中间继电器K3常闭开关的一端，中间继电器K3常闭开关的另一端同时连接二极管VD3阳极和二极管VD5阴极；
[0007]W2绕组和W3绕组之间的抽头连接中间继电器Kl的常闭触头，W3绕组和W4绕组之间的抽头连接二极管VDl阳极，自耦变压器T的末端同时连接风力发电机的另一个交流输出端和二极管VD2阳极；二极管VD2阴极同时连接电解电容Cl的正极、二极管VDl阴极、电阻Rl的一端、PNP三极管VT2的发射极、电阻R4的一端、电解电容C3的正极、中间继电器K2线圈的一端、电阻R5的一端、中间继电器K3线圈的一端、电解电容C4的正极和电阻R7的一端；电阻Rl的另一端同时连接电位器RPl的一个固定端、NPN三极管VTl的基极和电阻R3的一端；电位器RPl的另一个固定端连接电解电容Cl的负极；NPN三极管VTl的集电极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接PNP三极管VT2的基极，PNP三极管VT2的集电极同时连接电阻R3的另一端、中间继电器Kl线圈的一端和电解电容C2的正极；
[0008]电阻R4的另一端连接电位器RP2的一个固定端，电位器RP2的活动端连接发光二极管VLl阳极，发光二极管VLl阴极连接NPN三极管VT3的基极，NPN三极管VT3的集电极同时连接电解电容C3的负极和中间继电器K2线圈的另一端；
[0009]电阻R5的另一端连接电位器RP3的一个固定端，电位器RP3的活动端连接发光二极管VL3阳极，发光二极管VL3阴极连接NPN三极管VT4的基极；NPN三极管VT4的集电极同时连接发光二极管VL2阴极和电阻R6的一端；发光二极管VL2阳极同时连接中间继电器K3线圈的另一端、电阻R6的另一端和电解电容C3的负极；
[0010]电阻R7的另一端连接发光二极管VL4的阳极；
[0011]W4绕组和W5绕组之间的抽头同时连接电位器RPl的活动端、NPN三极管VTl的发射极、中间继电器Kl线圈的另一端、电解电容C2的负极、电位器RP2的另一个固定端、NPN三极管VT3的发射极、电位器RP3的另一个固定端、NPN三极管VT4的发射极和发光二极管VL4的阴极；
[0012]风力发电机的另一个交流输出端还同时连接二极管VD4阳极和二极管VD6阴极；二极管VD3阴极同时连接二极管VD4阴极和熔断器FUl的一端；熔断器FUl的另一端同时连接电解电容C5的正极、电阻R8的一端、发光二极管VL5的阳极、电阻RlO的一端、NPN三极管VT8的集电极、NPN三极管VT9的集电极和NPN三极管VTlO的集电极；
[0013]电阻R8的另一端同时连接稳压二极管VS阴极和电位器RP4的一个固定端，电位器RP4的活动端连接PNP三极管VT6的基极，PNP三极管VT6的发射极连接PNP三极管VT7的发射极，PNP三极管VT7的基极同时连接NPN三极管VTlO的发射极、二极管VD8阳极和电阻Rll的一端；PNP三极管VT7的集电极同时连接PNP三极管VT5的集电极和NPN三极管VT8的基极；NPN三极管VT8的发射极连接NPN三极管VT9的基极，NPN三极管VT9的发射极连接NPN三极管VTlO的基极；PNP三极管VT5的发射极连接电阻RlO的另一端；PNP三极管VT5的基极同时连接电阻R9的一端和二极管VD7阴极，二极管VD7阳极连接发光二极管VL5阴极；
[0014]二极管VD8阴极同时连接蓄电池GB正极和熔断器FU2的一端，熔断器FU2的另一端同时连接电阻R12的一端和12V直流电源的正极输出端；电阻R12的另一端连接发光二极管VL6阳极；12V直流电源的负极输出端同时连接发光二极管VL6阴极、蓄电池GB负极、电阻Rll的另一端、PNP三极管VT6的集电极、电阻R9的另一端、电位器RP4的另一个固定端、稳压二极管VS阳极、电解电容C5的负极、二极管VD6阳极和二极管VD5阳极。
[0015]本实用新型的优点:本实用新型所述风力发电机的恒压输出控制装置结构简单，对风力发电机输出的电压首先进行初步处理，将其稳定在220V左右，然后再处理成输出+12V直流电压为负载提供直流电源，在有风时还能产生+12V电压为蓄电池充电，无风时，由蓄电池为负载供电，达到了无论有风、无风或者风速大还是小，均能稳定地输出12V直流电压，更好的为用户提供电能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所述风力发电机的恒压输出控制装置的电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述风力发电机的恒压输出控制装置，它包括自耦变压器T、中间继电器K1、中间继电器K2、中间继电器K3、蓄电池GB、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl1、电阻R12、电位器RPl、电位器RP2、电位器RP3、电位器RP4、电解电容Cl、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、二极管VDl、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7、二极管VD8、发光二极管VLl、发光二极管VL2、发光二极管VL3、发光二极管VL4、发光二极管VL5、发光二极管VL6、NPN三极管VTl、PNP三极管VT2、NPN三极管VT3、NPN三极管VT4、PNP三极管VT5、PNP三极管VT6、PNP三极管VT7、NPN三极管VT8、NPN三极管VT9、NPN三极管VT10、稳压二极管VS、熔断器FUl和熔断器FU2 ；
[0018]自耦变压器T的绕组由Wl、W2、W3、W4和W5五段依次连接，每相邻两个绕组之间具有抽头；wi绕组的一端作为自耦变压器T的首端，W5绕组的一端作为自耦变压器T的末端;
[0019]风力发电机的一个交流输出端连接中间继电器Kl的触头不动端，中间继电器Kl的常开触头同时连接中间继电器K2的常闭触头和自耦变压器T的首端，Wl绕组和W2绕组之间的抽头连接中间继电器K2的常开触头，中间继电器K2的触头不动端连接中间继电器K3常闭开关的一端，中间继电器K3常闭开关的另一端同时连接二极管VD3阳极和二极管VD5阴极；
[0020]W2绕组和W3绕组之间的抽头连接中间继电器Kl的常闭触头，W3绕组和W4绕组之间的抽头连接二极管VDl阳极，自耦变压器T的末端同时连接风力发电机的另一个交流输出端和二极管VD2阳极；二极管VD2阴极同时连接电解电容Cl的正极、二极管VDl阴极、电阻Rl的一端、PNP三极管VT2的发射极、电阻R4的一端、电解电容C3的正极、中间继电器K2线圈的一端、电阻R5的一端、中间继电器K3线圈的一端、电解电容C4的正极和电阻R7的一端；电阻Rl的另一端同时连接电位器RPl的一个固定端、NPN三极管VTl的基极和电阻R3的一端；电位器RPl的另一个固定端连接电解电容Cl的负极；NPN三极管VTl的集电极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接PNP三极管VT2的基极，PNP三极管VT2的集电极同时连接电阻R3的另一端、中间继电器Kl线圈的一端和电解电容C2的正极；
[0021]电阻R4的另一端连接电位器RP2的一个固定端，电位器RP2的活动端连接发光二极管VLl阳极，发光二极管VLl阴极连接NPN三极管VT3的基极，NPN三极管VT3的集电极同时连接电解电容C3的负极和中间继电器K2线圈的另一端；
[0022]电阻R5的另一端连接电位器RP3的一个固定端，电位器RP3的活动端连接发光二极管VL3阳极，发光二极管VL3阴极连接NPN三极管VT4的基极；NPN三极管VT4的集电极同时连接发光二极管VL2阴极和电阻R6的一端；发光二极管VL2阳极同时连接中间继电器K3线圈的另一端、电阻R6的另一端和电解电容C3的负极；
[0023]电阻R7的另一端连接发光二极管VL4的阳极；
[0024]W4绕组和W5绕组之间的抽头同时连接电位器RPl的活动端、NPN三极管VTl的发射极、中间继电器Kl线圈的另一端、电解电容C2的负极、电位器RP2的另一个固定端、NPN三极管VT3的发射极、电位器RP3的另一个固定端、NPN三极管VT4的发射极和发光二极管VL4的阴极；
[0025]风力发电机的另一个交流输出端还同时连接二极管VD4阳极和二极管VD6阴极；二极管VD3阴极同时连接二极管VD4阴极和熔断器FUl的一端；熔断器FUl的另一端同时连接电解电容C5的正极、电阻R8的一端、发光二极管VL5的阳极、电阻RlO的一端、NPN三极管VT8的集电极、NPN三极管VT9的集电极和NPN三极管VTlO的集电极；
[0026]电阻R8的另一端同时连接稳压二极管VS阴极和电位器RP4的一个固定端，电位器RP4的活动端连接PNP三极管VT6的基极，PNP三极管VT6的发射极连接PNP三极管VT7的发射极，PNP三极管VT7的基极同时连接NPN三极管VTlO的发射极、二极管VD8阳极和电阻Rll的一端；PNP三极管VT7的集电极同时连接PNP三极管VT5的集电极和NPN三极管VT8的基极；NPN三极管VT8的发射极连接NPN三极管VT9的基极，NPN三极管VT9的发射极连接NPN三极管VTlO的基极；PNP三极管VT5的发射极连接电阻RlO的另一端；PNP三极管VT5的基极同时连接电阻R9的一端和二极管VD7阴极，二极管VD7阳极连接发光二极管VL5阴极；
[0027]二极管VD8阴极同时连接蓄电池GB正极和熔断器FU2的一端，熔断器FU2的另一端同时连接电阻R12的一端和12V直流电源的正极输出端；电阻R12的另一端连接发光二极管VL6阳极；12V直流电源的负极输出端同时连接发光二极管VL6阴极、蓄电池GB负极、电阻Rll的另一端、PNP三极管VT6的集电极、电阻R9的另一端、电位器RP4的另一个固定端、稳压二极管VS阳极、电解电容C5的负极、二极管VD6阳极和二极管VD5阳极。
[0028]Wl绕组为135匝，W2绕组为120匝，W3绕组为820匝，W4绕组为44匝，W5绕组为44匝。
[0029]工作原理:风力发电机直接输出的交流电压是波动的，波动幅度很大，这样的电压是不能直接给负载的，本实施方式首先将波动幅度大的交流电压进行初步稳定，即图1的上半部分电路，让其稳定输出在220V± 15V，该220V左右的交流电压再经图1下半部分电路处理输出稳定的+12V直流电给负载。
[0030]升/降压控制电路由K1、K2的控制触头和自耦变压器T组成。过电压保护电路由R5、R6、RP3、VT4、VL2、VL3、C4 和 Κ3 组成。
[0031]当风力发电机输出的交流电压低于180V时，Kl?Κ3均处于释放状态，各继电器的常闭触头均接通，常开触头断开，风力发电机输出的交流电压经T的W2、Wl绕组升压为220V后输出。
[0032]当风力发电机输出的交流电压低于220V时，VT3饱和导通，使Κ2通电吸合，其常闭触头断开，常开触头闭合，风力发电机输出的交流电压经T的W2绕组升压为220V后输出，同时，VLl发光。
[0033]当风力发电机输出的交流电压为正常值220V时，VTl和VT2导通，VT3截止，Kl吸合，Κ2释放，风力发电机输出的交流电压经Kl的常开触头和Κ2、Κ3的常闭触头直接输出，不经T升压或降压。
[0034]当风力发电机输出的交流电压高于240V时，VTl?VT3均导通，Kl和Κ2吸合，风力发电机输出的交流电压经T的Wl绕组降至220V输出。
[0035]当风力发电机输出的交流电压高于265V时，VT4导通，K3吸合，K3常闭触头断开，断开输出电路，保护了负载的安全。
[0036]经过上述电路初步处理，输出220V左右的交流电源，该220V左右的交流电源经VD3?VD6整流、C5滤波后，产生一个随风速大小及负载轻重变换而变化的平滑直流电压，一般在O?40V之间波动，该直流电压经VT5?VTlO自动稳压为+12.7V后，再经VD8对蓄电池GB充电。当蓄电池GB端电压低于12V时，经VT5?VTlO向蓄电池GB充电，直到蓄电池GB的端电压达到标称值12V。
[0037]当风力较强时，风力发电机的输出电压较高，经初步稳压后输出的交流电压超过220V，经整流滤波后的直流电压达到18V?40V，经VT5?VTlO输出的稳压直流电源正常工作，向负载供电；若无风或风较弱时，风力发电压的输出电压偏低，经整流滤波后的直流电压低于18V时，则VD8因VT5?VTlO输出电压低于+12.7V而截止，改由蓄电池GB为负载提供+12V电压。
[0038]可见经过两步稳压及处理，可稳压输出+12V电压给负载。
[0039]【具体实施方式】二:本实施方式是对实施方式一的进一步限定，还包括电压表PV，电压表PV的一端同时连接中间继电器K2的触头不动端和中间继电器K3常闭开关的一端，电压表PV的另一端连接风力发电机的另一个交流输出端。
【权利要求】
1.风力发电机的恒压输出控制装置，其特征在于，它包括自耦变压器T、中间继电器Κ1、中间继电器Κ2、中间继电器Κ3、蓄电池GB、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl 1、电阻R12、电位器RPl、电位器RP2、电位器RP3、电位器RP4、电解电容Cl、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、二极管VDl、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7、二极管VD8、发光二极管VLl、发光二极管VL2、发光二极管VL3、发光二极管VL4、发光二极管VL5、发光二极管VL6、NPN三极管VTl、PNP三极管VT2、NPN三极管VT3、NPN三极管VT4、PNP三极管VT5、PNP三极管VT6、PNP三极管VT7、NPN三极管VT8、NPN三极管VT9、NPN三极管VT10、稳压二极管VS、熔断器FUl和熔断器FU2 ； 自耦变压器T的绕组由Wl、W2、W3、W4和W5五段依次连接，每相邻两个绕组之间具有抽头；W1绕组的一端作为自耦变压器T的首端，W5绕组的一端作为自耦变压器T的末端；风力发电机的一个交流输出端连接中间继电器Kl的触头不动端，中间继电器Kl的常开触头同时连接中间继电器K2的常闭触头和自耦变压器T的首端，Wl绕组和W2绕组之间的抽头连接中间继电器K2的常开触头，中间继电器K2的触头不动端连接中间继电器K3常闭开关的一端，中间继电器K3常闭开关的另一端同时连接二极管VD3阳极和二极管VD5阴极； W2绕组和W3绕组之间的抽头连接中间继电器Kl的常闭触头，W3绕组和W4绕组之间的抽头连接二极管VDl阳极，自耦变压器T的末端同时连接风力发电机的另一个交流输出端和二极管VD2阳极；二极管VD2阴极同时连接电解电容Cl的正极、二极管VDl阴极、电阻Rl的一端、PNP三极管VT2的发射极、电阻R4的一端、电解电容C3的正极、中间继电器K2线圈的一端、电阻R5的一端、中间继电器K3线圈的一端、电解电容C4的正极和电阻R7的一端；电阻Rl的另一端同时连接电位器RPl的一个固定端、NPN三极管VTl的基极和电阻R3的一端；电位器RPl的另一个固定端连接电解电容Cl的负极；NPN三极管VTl的集电极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接PNP三极管VT2的基极，PNP三极管VT2的集电极同时连接电阻R3的另一端、中间继电器Kl线圈的一端和电解电容C2的正极； 电阻R4的另一端连接电位器RP2的一个固定端，电位器RP2的活动端连接发光二极管VLl阳极，发光二极管VLl阴极连接NPN三极管VT3的基极，NPN三极管VT3的集电极同时连接电解电容C3的负极和中间继电器K2线圈的另一端； 电阻R5的另一端连接电位器RP3的一个固定端，电位器RP3的活动端连接发光二极管VL3阳极，发光二极管VL3阴极连接NPN三极管VT4的基极；NPN三极管VT4的集电极同时连接发光二极管VL2阴极和电阻R6的一端；发光二极管VL2阳极同时连接中间继电器K3线圈的另一端、电阻R6的另一端和电解电容C3的负极； 电阻R7的另一端连接发光二极管VL4的阳极； W4绕组和W5绕组之间的抽头同时连接电位器RPl的活动端、NPN三极管VTl的发射极、中间继电器Kl线圈的另一端、电解电容C2的负极、电位器RP2的另一个固定端、NPN三极管VT3的发射极、电位器RP3的另一个固定端、NPN三极管VT4的发射极和发光二极管VL4的阴极； 风力发电机的另一个交流输出端还同时连接二极管VD4阳极和二极管VD6阴极；二极管VD3阴极同时连接二极管VD4阴极和熔断器FUl的一端；熔断器FUl的另一端同时连接电解电容C5的正极、电阻R8的一端、发光二极管VL5的阳极、电阻RlO的一端、NPN三极管VT8的集电极、NPN三极管VT9的集电极和NPN三极管VTlO的集电极； 电阻R8的另一端同时连接稳压二极管VS阴极和电位器RP4的一个固定端，电位器RP4的活动端连接PNP三极管VT6的基极，PNP三极管VT6的发射极连接PNP三极管VT7的发射极，PNP三极管VT7的基极同时连接NPN三极管VTlO的发射极、二极管VD8阳极和电阻RlI的一端；PNP三极管VT7的集电极同时连接PNP三极管VT5的集电极和NPN三极管VT8的基极；NPN三极管VT8的发射极连接NPN三极管VT9的基极，NPN三极管VT9的发射极连接NPN三极管VTlO的基极；PNP三极管VT5的发射极连接电阻RlO的另一端；PNP三极管VT5的基极同时连接电阻R9的一端和二极管VD7阴极，二极管VD7阳极连接发光二极管VL5阴极； 二极管VD8阴极同时连接蓄电池GB正极和熔断器FU2的一端，熔断器FU2的另一端同时连接电阻R12的一端和12V直流电源的正极输出端；电阻R12的另一端连接发光二极管VL6阳极；12V直流电源的负极输出端同时连接发光二极管VL6阴极、蓄电池GB负极、电阻Rll的另一端、PNP三极管VT6的集电极、电阻R9的另一端、电位器RP4的另一个固定端、稳压二极管VS阳极、电解电容C5的负极、二极管VD6阳极和二极管VD5阳极。
2.根据权利要求1所述风力发电机的恒压输出控制装置，其特征在于，还包括电压表PV,电压表PV的一端同时连接中间继电器K2的触头不动端和中间继电器K3常闭开关的一端，电压表PV的另一端连接风力发电机的另一个交流输出端。
3.根据权利要求1所述风力发电机的恒压输出控制装置，其特征在于，Wl绕组为135匝，W2绕组为120匝，W3绕组为820匝，W4绕组为44匝，W5绕组为44匝。
【文档编号】H02J7/14GK204243867SQ201420824149
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】甄佳奇 申请人:黑龙江大学